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模具高速加工的主基调

没有高水平的模具就没有高质量的产品。目前，工业国家产品零件粗加工的75%、半精加工的50%及塑料件的90%均由模具完成。随着产品更新换代速度的加快，模具往往成为新产品开发的“瓶颈”，也对模具的传统加工方式提出新的挑战及机遇。高速切削加工技术将成为模具加工中非常具有吸引力的一项新技术，其中尤以高速铣削为主基调。高速铣削（高速切削）大大提高了模具的加工效率，不仅机床设备转速高、进给快，而且粗精加工可一次完成，并结合CAD/CAM技术，模具的设计与制造周期可缩短40%左右，适应于敏捷制造技术的观点和理念。
高速铣削加工的技术优势
1）切削效率高。高速铣削加工与传统铣削相比，单位时间的材料切除率提高3-6倍，加工时间缩短50%-70%；
2）表面质量优。高速铣削采用较小的行距，有利于提高零件的表面质量，可实现“以铣代磨”的目标。例如：以1325m/min的速度铣削灰铸铁，可获得磨削一样的光滑表面，表面粗糙度可达Ra0.53um，极大地改善了表面质量，节省了模具的修光工作量；
3）系统振动小。高速铣削机床拥有高的主轴转速（可达10000-30000r/min），机床运转的激励振动频率大大高于工艺系统的固有频率，因而系统振动明显较小，工作平稳，有利于提高加工精度与表面质量；
4）工件变形小。高速铣削时切削大为降低，大部分切削热被切屑带走，因而工件变形显著减小，特别适合于铣削易发生热变形的零件；
5）加工精度高。高速铣削时，剪切角增大，剪切变形系数减小，切削力降低，有利于提高加工精度，一般可达10um，甚至更高。特别对于一些大型框架件、薄板件、薄壁槽形件等的高精度加工，高速铣削是一种十分有效的加工方法；
6）刀具耐用度高。高速铣削时，刀具每齿的切削量小，单位切削力较小，切削温度较低，且在数控系统控制下能合理调节切削参数，以保证刀具在不同速度下保持相对恒定的切削负载，刀具耐用度可提高50%-70%。
高速铣削加工的工艺特点
1）铣削速度高。机床主轴转速可达10000-30000r/min，为此要求机床设备拥有高性能的主轴和高质量的主轴轴承；
2）进给速度快。铣削钢材的进给速度可达5m/min以上，如德国的XHC240加工中的最大进给速度可达60m/min；
3）铣削行距小。刀具轨迹行距一般在0.2㎜以内，有利于优化表面粗糙度；
4）铣削深度浅。切削深度一般为0.3-0.6㎜，切削力较小，切削温度较低，延长了刀具使用寿命；
5）铣削效率高。在保证与提高加工质量的前提下，作业时间减少60%以上，制造成本明显下降。
高速铣削加工的研究内容
1）高速铣削机理：包括高速铣削加工过程及规律的研究，以及干式铣削加工技术的研究等；
2）高速铣削机床设备；
1大功率、高速主轴单元技术，包括高精度轴承、主轴系统的润滑与冷却技术、主轴多目标优化和虚拟设计技术等研究。
2高速进给单元技术，包括高速直线进给电机、系统惯量与伺服电机多项匹配关系，精密滚珠丝杆以及大导程丝杆等研究。
3）高速铣削加工的新型刀具及刀具系统；
1新型刀具材料开发。
2刀具几何角度的优化选择，刀片夹紧与刀体安装结构设计，回转刀具的动平衡等研究。
3刀具系统，高精度端面定位的HSK刀具锥柄及工具系统，如机械手换刀方式、高速STC自动换刀装置等。
4）高速铣削的CNC系统技术，包括平滑加减特征的智能控制、误差补偿及前馈控制等研究；
5）冷却、排屑及安全防护技术，冷却系统和排屑装置的研究，安全防护设施的研究等；
6）高速铣削加工的测试技术，包括点检高速铣削刀具的磨损、破损和修整等装置监控系统及监控系统智能化等研究。
高速铣削具有高效率、高精度、简化工序、缩短工时等特点，极大地提高了机床设备的能源利用率，节约了资源消耗和制造成本，符合可持续发展的要求。